Aula 07: Método magnético - CPGG-UFBA

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GEO046
Geofísica
Magnetômetro de campo total
a Baseia-se na precessão do
próton do núcleo do átomo
de hidrogênio, quando este
procura se alinhar com um
campo magnético externo.
a Por ter momento magnético,
o próton é alinhado a um
campo magnético Hexterno,
constante, artificial e não
alinhado com HTerra.
Aula no 07
MÉTODO MAGNÉTICO
Anomalias magnéticas
H Terra
H externo intenso
June 04
Hédison K. Sato
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Magnetômetro de campo total
a Desligado o campo artificial,
o próton tende a se alinhar
com o campo da Terra.
Entretanto, por também
possuir momento angular, ele
precessiona
a freqüência
f P = (γ P 2π ) H Terra ,
onde γ P é a razão giromagnética
do próton (2π γ P = 23,4874 nT/Hz).
H Terra
movimento
de precessão
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Magnetômetro “flux-gate”
Considere o material magnético não
linear, envolvido por duas bobinas.
Supondo uma corrente senoidal
circulando por uma delas, o campo
magnético será senoidal mas
a indução magnética não terá o
comportamento similar devido
a não linearidade da relação B - H.
B
H
I cos ωt
n0
f .e.m.
n1
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Magnetômetro “flux-gate”
6
Magnetômetro “flux-gate”
B
B
H + HT
H
H
B
H
B
I cos ωt
n0
∂B
f .e.m. ∝
∂t
f .e.m.
n1
I cos ωt
∂B
f .e.m. ∝
∂t
observar as simetrias
n0
f .e.m.
n1
Campo externo H T
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Magnetômetro “flux-gate”
Considere o material magnético
não linear, envolvido por duas
bobinas.
Magnetômetro “flux-gate”
Considere o material magnético
não linear e a aproximaçã o
B
H
I cos ωt
n0
n1
HT
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A
B
B = c0 H − c1 H 3 = µH (1 − a0 H 2 )
Campo magnético no interior das bobinas :
H = n0 AI cos ωt + H T = H 0 cos ωt + H T , onde
H T é o campo da Terra na direção do eixo
da bobina, e I cos ωt é a corrente elétrica
circulando em uma das bobinas.
H
I cos ωt
n0
n1
HT
A
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Magnetômetro “flux-gate”
Anomalias magnéticas
a Na prática, consideram-se dois tipos anomalias:
Considerando a relação não linear, a f.e.m. induzida
na outra bobina será
d (µH (1 − a0 H 2 ))
dB
= n1 A
dt
dt
dH
2
(1 − 3a0 H )
= n1 Aµ
dt
f .e.m. = n1 A
n0
f .e.m.
HT
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n1
A
`anomalia de campo vertical, e
`anomalia de campo total.
a Nos dois casos, tratam-se das feições devidas ao campo
magnético anômalo criado pelo corpo geológico, que se
soma ao campo magnético da Terra.
a A anomalia de campo vertical é o componente vertical
do campo anômalo.
a A anomalia de campo total é a diferença entre as
amplitudes dos campos com e sem a presença do
campo anômalo.
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Anomalias magnéticas
Quando H a << H Terra ,
Componente
Campo
vertical ∆z do
anômalo
a anomalia de campo
campo anômalo
Anomalia de
total
campo total ∆T
∆T = H total − H Terra
aproxima - se do valor
do componente do
campo anômalo na
direção do campo da Terra
Campo da Terra
(ou do campo total) :
Campo total
∆T ≈ H a ⋅ (H Terra H Terra )
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Esfera magnetizada
O campo vertical anômalo é dado por
∆z = M
(2h
2
− x 2 − y 2 )sen α − 3 xh cos α
(x
+ y 2 + h2 )
onde M é o momento
magnético da esfera,
α , sua inclinação , e
h, a profundidade
do centro.
No desenho, α deve
ser negativo.
2
52
Campo
vertical ∆z
Campo
anômalo
+x
M
α
+z
Campo da
Terra
Campo
total
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Esfera magnetizada
Esfera magnetizada
Anomalias de campo vertical (∆z ) e total (∆T )
Também, tem - se
∆x = − M
(2h
2
− x − y )cos α + 3 xh sen α
2
a diferentes latitudes magnéticas
2
(x
)
2 52
+ y2 + h
3 y ( x cos α − h sen α )
∆y = M
.
(x 2 + y 2 + h 2 )5 2
2
14
,
NM
∆z
Se ( H Terra H Terra ) = i cos α + k sen α , a magnetização e o
campo da Terra têm a mesma direção,
∆T = − M
(2h
2
∆T
− x 2 − y 2 )cos 2α + 3 xh sen 2α
(x
2
+ y 2 + h2 )
52
α = 0°
α = −13°
α = −23,5°
α = −33°
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Esfera magnetizada
Anomalias de campo vertical (∆z ) e total (∆T )
∆z
∆T
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Esfera magnetizada (∆t)
α = αT = 0o
α = αT = −30o
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Esfera magnetizada (∆t)
α = αT = −60o
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Esfera magnetizada (∆t)
α = αT = −90o
α = αT = 0o e δ T = 0o
α = αT = 0o e δ T = 30o
19
Esfera magnetizada (∆t)
α = αT = 0o e δ T = 60o
α = αT = 0o e δ T = 90o
20
Esfera magnetizada (∆t)
α = −30o , αT = 0o e δ T = 0o
α = −30o , αT = 0o e δ T = 30o
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Esfera magnetizada (∆t)
α = −30o , αT = 0o e δ T = 60o
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Semi-placa magnetizada
α = −30o , αT = 0o e δ T = 90o
a Anomalia de campo
vertical devido a uma
semi-placa magnetizada
verticalmente.
Para x → ±∞, ∆z → 0
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Interpretação qualitativa
a Inspeção visual do mapa magnético, considerando as
formas e tendências das anomalias principais.
a Detalhamento das características individuais das
anomalias, visando determinar:
`as posições relativas e amplitudes das partes positivas e
negativas da anomalia,
`o alongamento e extensão superficial dos contornos,
`a agudeza da anomalia, visualizada nos espaçamentos entre os
contornos.
a Assim, em muitos casos, a visualização do mapa basta
para, de forma direta, inferir as informações geológicas,
dispensando-se os cálculos.
Curaçá: Campo
total
24
24
Curaçá: Campo
total
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Paleo necrópole
a Mapa magnético de uma necrópole.
a Área de Chatillon-sur-Seine, França.
`Gradiômetro (sensores a 0.4 e 0.9 m)
`Cancelam o ruído de fundo e objetos
metálicos próximo à região.
`Espaçamento de linha: 0,25 m.
`A: Túmulo de família, B: feição geológica,
C: valetas, D, E: lixo metálico (parafuso e
partes de um trator)
`4 Setas: Estrutura circular
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Paleo necrópole
a Estrutura circular
`Originalmente coletada
`Levantamento com 12,5 cm de
intervalo, após a remoção de 30
cm de solo.
`a: fecho de roupa, b: outro objeto,
c: estrutura em direção ao centro
do túmulo.
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Paleo necrópole
a Estrutura circular
`Após a remoção de 50 cm de
solo.
`a: centro do túmulo, b: outro
objeto, c: fecho de roupa
mais visível, d e e: metais
modernos.
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Referências:
a Osten-Woldenburg, H., Chaume, B., Reinhard, W. ,2002,
Magnetic imaging of the late Bronze Age tumulus in
France before and during excavation. The Leading Edge,
SEG, 21(5), 465:466.
a Sharma, P. V., 1986, Geophysical methods in geology.
2. ed., Elsevier, New York.
a Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E. e Keys, D.
A., 1978, Applied geophysics. Cambridge University
Press.